MX2013009784A - Proceso para fundir y refinar vidrio sodocalcico. - Google Patents
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Abstract
Se describe un proceso para fabricar vidrio sodocálcico incluye calcinar carbonato de calcio en fase sólida y a temperatura elevada para formar óxido de calcio y liberar gases tal como dióxido de carbono. El vidrio de silicato de sodio se forma de manera separada en fase líquida mientras libera productos de reacción gaseosa. EL óxido de calcio y los productos intermedios del vidrio de silicato de sodio se mezclan en fase líquida para formar un vidrio sodocálcico fundido. La formación del vidrio de silicato de sodio como un producto intermedio antes de mezclado con el óxido de calcio tiene la ventaja de promover liberación de productos de reacción gaseosa en el silicato de sodio debido al menos en parte a la viscosidad relativamente baja del vidrio de silicato de sodio. El paso de calcinación y/o el paso de formación de silicato de sodio y/o el paso de mezclado final pueden llevarse a cabo bajo presión reducida además para promover liberación de gases y reducir formación de burbujas.
Description
PROCESO PARA FUNDIR Y REFINAR VIDRIO SODOCALCICO
Campo de la Invención
La presente descripción se refiere a un proceso para fundir y refinar vidrio sodocálcico, y particularmente atraer proceso que emplea vidrio de silicato de sodio como un producto intermedio.
Antecedentes de la Invención
El vidrio sodocálcico, también llamado vidrio de sílice sodocálcico, es prevaleciente en la fabricación de contenedores de vidrio y otros productos de vidrio. La formación del vidrio en bruto fundido típicamente involucra mezclar los varios, componentes formadores de vidrio a temperatura elevada. El vidrio típicamente tiene un tiempo de resistencia en un horno en el orden de 24 horas para refinar el vidrio al repeler gases y disolver sólidos. Los gases deben repelerse finalmente para producir un producto de vidrio solidificado sin burbujas de gas atrapadas; el proceso de remover burbujas en vidrio fundido se denomina llamado "refinación". Además de ser indeseablemente lento, este proceso en horno involucra una gran cantidad de espacio y entrada de alta' energía.
Sumario de la Invención
Un objetivo general de la presente descripción es proporcionar un proceso para fabricar vidrio sodocálcico, que
Ref.243215 es más rápido y requiere menos entrada de energía que procesos convencionales.
La presente descripción representa un número de aspectos que pueden implementarse de manera separada de o en combinación entre sí.
Un proceso para fabricar vidrio sodocálcico, de conformidad con un aspecto de la presente descripción, incluye (a) formar vidrio de silicato de sodio en fase líquida y en la ausencia de agua mientras libera productos de reacción gaseosa, y (b) mezclar el producto de reacción de video de silicato de sodio del paso (a) con otros materiales para formar un vidrio sodocálcico fundido. La baja viscosidad del vidrio de silicato de sodio fundido (con relación a o cuando se compara con vidrio sodocálcico a la misma temperatura) permite y promueve liberación de productos de reacción gaseosa tal como dióxido de carbono.
Un proceso para fabricar vidrio sodocálcico, de conformidad con otro aspecto de la descripción, incluye calcinar carbonato de calcio en fase sólida y a temperatura elevada para formar óxido de calcio y liberar gases tal como dióxido de carbono. El vidrio de silicato de sodio se forma de manera separada en fase líquida mientras libera productos de reacción gaseosa. El carbonato de calcio calcinado y productos intermedios de vidrio de silicato de sodio se mezclan para formar un vidrio sodocálcico fundido. La formación del vidrio de silicato de sodio como un producto intermedio antes de mezclado con el óxido de calcio tiene la ventaja de promover liberación de productos de reacción gaseosa en el vidrio de silicato de sodio debido al menos en parte a la baja viscosidad del vidrio de silicato de sodio (con relación a o cuando se compara con vidrio sodocálcico a la misma temperatura) . De esa forma, el producto intermedio de óxido de calcio y/o el producto intermedio de vidrio de silicato de sodio es al menos parcialmente si no es que completamente refinado, y al menos parcialmente si no es que completamente libre de gases y burbujas de gas, antes de la etapa de mezclado. Esto reduce ampliamente el tiempo y la energía requeridos para la etapa de mezclado final para producir el vidrio sodocálcico fundido. El paso de calcinación y/o el paso de formación de vidrio de silicato de sodio y/o el paso de mezclado final pueden llevarse a cabo bajo presión reducida además para promover liberación de gases y reducir formación de burbujas.
En una modalidad, el vidrio de silicato de sodio se forma al fundir carbonato sódico en la presencia de sílice, liberando gas de dióxido de carbono. En otra modalidad, el vidrio de silicato de sodio es formado al fundir cloruro de sodio en la presencia de sílice y vapor para formar el silicato de sodio y liberar gas de cloruro de hidrógeno.
Breve Descripción de las Figuras
La descripción, junto con objetivos, características, ventajas y aspectos adicionales de la misma, se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones anexas y las figuras anexas, en donde:
la Figura 1 es un diagrama de bloque de un proceso básico para fundir y refinar vidrio sodocálcico de conformidad con una modalidad ilustrativa de la descripción; y
las Figuras 2 y 3 son diagramas de bloque funcionales de modificaciones a etapas respectivas en el proceso de la Figura 1.
Descripción Detallada de la Invención
La Figura 1 ilustra un proceso para fabricar vidrio sodocálcico, también llamado vidrio de sílice sodocálcico, de conformidad con una modalidad ilustrativa de la descripción. Una primera etapa 10 del proceso involucra calcinación de estado sólido (fase sólida) de materias primas. En una modalidad, se ingresa carbonato de calcio (CaC03), tal como en la forma de piedra caliza, y se calienta para liberar dióxido de carbono (C02). Este pasó puede llevarse a cabo una temperatura de aproximadamente 800 °C hasta aproximadamente 1300°C. En una segunda modalidad y 10a en la Figura 2, la ¦ solubilidad del producto calcinado en la etapa de mezclado final puede mejorar por calcinación en la presencia de sílice (Si02) para formar al menos algún silicato de calcio (CaO-Si02), que se disuelve más fácilmente en la etapa de mezclado. Esta etapa de calcinación 10 ó 10a puede llevarse a cabo a presión reducida (vacio) para mejorar la liberación de dióxido de carbono.
Una segunda, etapa del proceso involucra fundir, hacer reaccionar y refinar materiales de entrada y producción de gas de silicato de sodio en fase liquida (fundida) . Este vidrio de silicato de sodio es un vidrio "seco" en el sentido que no está disuelto en agua. En una modalidad 20 de la Figura 1, el carbonato sódico (Na2C03) se mezcla con sílice a temperatura elevada para producir vidrio de silicato de sodio (Na20-Si02) y liberar dióxido de carbono. El carbonato sódico y el sílice pueden estar en una relación molar de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 1:5. En una modalidad alternativa 20a en la Figura 3, el vidrio de silicato de sodio es formado por reacción de cloruro de sodio (NaCl) , por (H20) y sílice (Si02) para producir vidrio de silicato de sodio y liberar gas de cloruro de hidrógeno (HCI) . Esta etapa 20 ó 20a preferiblemente se lleva a cabo a una temperatura elevada, tal como aproximadamente 90°C a 1700°C. Esta etapa puede llevarse a cabo a baja presión (vacío) para promover liberación de dióxido de carbono o productos gaseosos de cloruro de hidrógeno. La viscosidad relativamente baja del gas de silicato de sodio (es decir, con relación a o cuando se compara con la viscosidad de vidrio sodocálcico típico a la misma temperatura sobre la temperatura de transición de vidrio del vidrio de silicato de sodio, a la cual el vidrio de silicato de sodio está en fase líquida, y en la ausencia de agua) promueve fácilmente y permite la liberación de productos de reacción gaseosa sin formación de burbujas.
En una tercera etapa 30 de la Figura 1, el producto de óxido de calcio de la etapa 10 ó 10a se mezcla con el producto líquido de la etapa 20a. La viscosidad relativamente baja del producto de vidrio del silicato de sodio de la etapa 20 ó 20a promueve mezclado, disolución, homogenización y liberación de cualquiera de los gases restantes en la etapa 30. Por ejemplo, el vidrio de silicato de sodio ya fundido puede tener una temperatura bajo 1500°C cuando los componentes de punto de fusión superior (CaO se funde a 2572°C, y Si02 cambia a vidrio (se funde) a 1600°C a 1725°C) y mezclan y disuelven ahí. La etapa 30 puede incluir mezclado, por ejemplo por agitación mecánica tal como agitación, para promover disolución y homogenización de la mezcla. La etapa 30 puede llevarse a cabo a presión reducida (vacío) para promover liberación de gases. Esta etapa puede llevarse a cabo a una temperatura mayor que aproximadamente 900°C. Materias primas 40 adicionales pueden agregarse en la etapa 30, tal como adición de sílice para lograr el nivel de sílice deseado en el vidrio fundido y/u otros aditivos tal como colorantes y/u óxido de calcio (CaO) y/o polvo de vidrio (reciclado) y/u otros ingredientes menores.
Aunque las etapas 10 y 10a se ilustran en las Figuras 1 y 2 y se discuten anteriormente como alternativas, estas etapas pueden combinarse si se desea. De forma similar, las etapas 20 y 20a pueden ser alternativas o combinadas. También será evidente que, aunque "etapas" se discuten y muestran en las figuras, el proceso de la descripción preferiblemente es un proceso continuo con etapas 10 y 20, por ejemplo, llevándose a cabo simultáneamente y junto con la etapa de alimentación 20 a tasas que suministran la salida continua desde la etapa 30. En otras palabras, preferiblemente existe una alimentación continua de materias primas a etapas 10 y 20, por ejemplo, alimentaciones continuas de productos de reacción intermedia de las etapas 10 y 20 a la etapa 30, alimentación continua de materias primas adicionales en la etapa 40 si se necesita, y una salida continua de vidrio sodocálcico de la etapa 30 a etapas de fabricación de vidrio adicionales.
El proceso completo ilustrado en las figuras 1-3 puede llevarse a cabo en aproximadamente 3 a 4 horas, cuando se compara con el tiempo de residencia de 24 horas típicamente necesario en la técnica previa, y en una entrada de energía estimada teórica de aproximadamente 1.5 megajoules por tonelada contra una energía teórica estimada de 2.2 megajoules por tonelada típico de la técnica previa.
De esa forma se ha descrito un proceso para fabricar vidrio sodocálcico que logra completamente todos los objetivos y propósitos previamente definidos. La descripción ha sido presentada en conjunto con modalidades actualmente preferidas, y se han discutido alternativas y modificaciones. Otras alternativas y modificaciones fácilmente se sugerirán a expertos en la técnica en vista de la descripción anterior.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (12)
1. - Un proceso para fabricar vidrio sodocálcico, caracterizado por que incluye los pasos de: (a) calcinar carbonato de calcio (CaC03) a una temperatura elevada suficiente para liberar gas de dióxido de carbono (C02) y formar óxido de calcio (CaO) en fase sólida, (b) formar vidrio de silicato de sodio (Na2Si03) en fase liquida mientras libera productos de reacción gaseosa, y (c) mezclar el producto de óxido de calcio de fase sólida del paso (a) con el producto de silicato de sodio de fase liquida del paso (b) para formar un vidrio sodocálcico de fase liquida fundido.
2. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (a) se lleva a cabo bajo presión reducida para promover liberación de gas de dióxido de carbono (C02) .
3. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (a)< se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 800°C a aproximadamente 1300°C.
4. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (c) incluye adición de sílice (Si02) .
5. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (c) incluye adición de desperdicios de vidrio y/u óxido de calcio (CaO) .
6. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (c) incluye mezclado para promover disolución y homogenización de la mezcla .
7. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (c) se lleva a cabo a una temperatura mayor que aproximadamente 900 °C.
8. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (c) incluye mezclar el producto de óxido de calcio de fase sólida del paso (a) con el silicato de sodio líquido del paso (b) durante 3 a_4 horas para formar el vidrio sodocálcico líquido fundido .
9. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (b) incluye fundir carbonato sódico (Na2C03) en la presencia de sílice (Si02) para formar el vidrio de silicato de sodio y liberar gas de dióxido de carbono (C02) .
10. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (b) incluye fundir cloruro de sodio (NaCl) en la presencia de sílice (Si02) y vapor (H20) para formar el vidrio de silicato de sodio y liberar gas del cloruro de hidrógeno (HCI).
11.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el vidrio de silicato de sodio de fase líquida (NaSi03) del paso (b) tiene una temperatura de menos de 1500°C cuando se mezcla con el producto de óxido de calcio de fase sólida del paso (a) en el paso (c) .
12.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (a) incluye calcinar carbonato de calcio en la presencia de sílice (Si02) para liberar gas de dióxido de carbono (C02) .
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